课件-焊接变形及控制措施汇总
焊接应力与变形及其预防和校正措施
焊接应力与变形及其预防和校正措施焊件不均匀局部加热和冷却是导致焊接应力和变形产生的根本原因。
1.焊接变形的基本形式a)收缩（纵向、横向）变形 b)角变形 c)弯曲变形 d)波浪变形 e)扭曲变形 f)错边（长度方向、厚度方向）变形σ＞σs时，产生变形σ＞σb时，产生裂纹，甚至断裂2.预防和减小焊接应力及变形的措施1）合理设计焊接结构（减少焊缝长度和截面积、尽量采用对称焊缝、避免交叉焊缝）；2）焊前预热（焊后冷却时，加热区与焊缝同时收缩。
此法称为加热减应区法：如图a)焊前b)焊后）；3）反变形法4）刚性固定法5）选择合理焊接顺序a)焊接顺序应能使焊件自由收缩 b)对称焊接法 c)长焊缝的分段焊法 d)工字梁的焊接方法6）锤击焊缝法3.焊接变形的校正1）机械矫正法a)压力矫正 b)锤击矫正变形的步骤2）火焰矫正法a）T形梁的火焰矫正 b)薄板波浪变形的火焰矫正4.焊接接头设计1）焊接结构应尽量选用型材成冲压件a)用四块钢板焊成 b)用两根槽钢焊成 c)用两根钢板弯曲后焊成 d)容器上的铸钢件法兰2）合理布置焊缝①焊缝布置应尽量分散a)、b)、c)不合理 d)、e)、f)合理②焊缝和位置应尽量对称布置a)、b)不合理 c)、d)、e)合理③尽量减少构件成焊件接头部位的应力集中a)不合理 b)合理④焊缝应避开最大应力和应力集中部位a)、b)、c)、d)不合理 e)、f)、g)、h)合理⑤对不同厚度钢板的受力对接接头，要采用工艺措施⑥在满足使用要求的前提下，应尽量减少焊缝对结构附加应力的影响a)次要焊缝影响主要受力构件 b)附加元件（卡箍）代替次要焊缝。
焊接变形的控制和预防
1、焊接变形的定义在焊接过程中，焊缝金属和基材的冷热循环所引起的膨胀和收缩形成焊接变形。
焊接时，沿同一边持续焊接引起的变形比两边交叉焊接的变形大。
在焊接引起的冷热循环中，很多因素影响金属的收缩并导致变形，如金属在受热时其物理、机械性能发生变化。
当热膨胀增加、热量增大时(见图1)，焊接区域温度升高，焊接区域钢板的弯曲强度、弹性、热导性能将降低。
2、产生焊接变形的原因在金属冷热变化过程中，应了解怎样产生变形、为什么产生变形。
图2 为一组钢板冷热变化时产生的变形示例。
均匀加热钢板时，向各个方向均匀膨胀，见图2a。
当钢板冷却至室温时，也是均匀收缩并恢复至原始尺寸。
如果钢板在加热时给予刚性约束(见图2b)，两个侧边就不会产生变形。
但是，加热时钢板一定会膨胀，所以只能在无约束的垂直方向膨胀(厚度方向)，从而使钢板变得更厚。
同样，当钢板温度降至室温时，也将在各方向上收缩(见图2c)，这样，工件就发生了永久性弯曲或扭曲变形。
在焊接受热过程中，膨胀和收缩作用于焊接金属和基材上，焊缝和基材因局部被加热而形成很大的温度梯度。
冷却时，焊接金属试图正常收缩至室温时的体积。
但是，熔化的焊接金属因基材而受到约束，焊缝金属和基材之间就会产生应力集中。
焊缝附近区域因此产生应力集中而伸展或弯曲或变薄，这些超过焊缝金属屈服应力的集中释放就形成了永久变形。
当焊接温度接近室温，整个基材受到约束而无法变形，金属的伸缩应力接近屈服应力。
如果约束(夹具固定工件或反收缩力)取消，残余应力释放，基材将发生迁移，焊接工件将产生变形。
金属内部结构因焊接不均匀的加热和冷却产生的内应力叫焊接应力，由焊接应力造成的变形叫焊接变形。
不同的焊接工艺引起的焊接变形量不同。
3 影响焊接结构变形的主要因素和变形的种类(1)影响焊接结构变形的主要因素。
a．焊缝在结构中的位置；b．结构刚性的大小；c．装配和焊接顺序；d．焊接规范的选择。
(2)焊接变形的种类。
a．纵向收缩和横向收缩(在焊缝长度方向上的收缩称纵向收缩，在垂直于焊缝纵向的收缩称横向收缩)；b．角变形；c．弯曲变形；d．波浪变形；e．扭曲变形。
焊接变形的产生及防止课件.
焊接变形的产生及防止焊接变形的产生和防止手工电弧焊接过程中的变形成因及对策在工业生产中，焊接作业特别是手工电弧焊作业作为制造、修理的一种重要的工艺方法得到越来越广泛的运用。
同时，由于手工电弧焊自身的焊接特点必然引起其焊接变形较大，如不对其变形的原因进行分析并针对其成因提出有效的对策，必将给生产带来极大的危害。
一、手工电弧焊接过程中的变形成因我们知道，手工电弧焊接过程中的焊接电弧由在两个电极之间的气体介质中产生持久的放电现象所产生的。
电弧的产生是先将两电极相互接触而形成短路，由于接触电阻和短路电流产生电流热效应的结果，使两电极间的接触点达到白热状态，然后将两电极拉开，两电极间的空气间隙强烈地受热，空气热作用后形成电离化；与此同时，阴极上有高速度的电子飞出，撞击空气中的分子和原子，将其中的电子撞击出来，产生了离子和自由电子。
在电场的作用下，阳离子向阴极碰撞；阴离子和自由电子向阳极碰撞。
这样碰撞的结果，在两电极间产生了高热，并且放射强光。
电弧是由阴极区（位于阴极）、弧柱（其长度差不多等于电弧长度）和阳极区（位于阳极）三部分所组成。
阴极区和阳极区的温度，主要取决于电极的材料。
一般地，随电极材料而异，阴极区的温度大约为2400K—3500K，而阳极区大约为2600K—4200K，中间弧柱部分的温度最高，约为5000K—8000K。
焊接接头包括焊缝和热影响区两部分金属。
焊缝金属是由熔池中的液态金属迅速冷却、凝固结晶而成，其中心点温度可达2500℃以上。
靠近焊缝的基本金属在电弧的高温作用下，内部组织发生变化，这一区域称为热影响区。
焊缝处的温度很高，而稍稍向外则温度迅速下降，热影响区主要由不完全熔化区、过热区、正火区、不完全正火区、再结晶区和蓝脆区等段组成，热影响区的宽度在8—30 mm范围内，其温度从底到高大约在500 ℃--1500℃之间。
金属结构内部由于焊接时不均匀的加热和冷却产生的内应力叫焊接应力。
由于焊接应力造成的变形叫焊接变形。
焊接应力和变形及措施
焊接变形 1. 影响工件形状、尺寸精度 2. 影响组装质量3. 增大制造成本———矫正变形费工、费时4. 减少承载能力———变形产生了附加应力焊接应力 1. 减少承载能力 2. 引发焊接裂纹，甚至脆断3. 在腐蚀介质中，产生应力腐蚀裂纹4. 引发变形焊接应力{ 焊接加热时，焊缝区受压力应力（因膨胀受阻，用符号“-”表达）远离焊缝区手拉应力（用符号“+”表达）焊后冷却时，焊缝受拉应力（因收缩受阻），远离焊缝区受压应力焊接变形：当焊接应力超出金属 σs 时，焊件将产生变形焊接应力和焊接变形总是同时存在，不会单独存在，当母材塑性较好，构造刚度较小时，焊接变形较大而应力较小；反之，则应力较大而变形较小。
4.2.3 焊接变形的控制和矫正：4.2.3.1 焊接变形的基本形式，如图 6-2-9 4.2.2 焊接变形和应力的产生因素：根本因素：对焊件进行的不均匀加热和冷却，如图 6-2-8 焊接应力与变形：4.2.1 焊接变形和残存应力的不利影响：{ {如图 6-2-9 常见的焊接残存变形的类型1、2---纵向收缩量 3---横向收缩量 4、5---角变形量 f---挠度（1）收缩变形：即焊件沿焊缝的纵向和横向尺寸减少，是由于焊缝区的纵向和横向收缩引发的。
如图 5-2-9 a（2）角变形：即相连接的构件间的角度发生变化，普通是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引发的。
如图 5-2-9b（3）弯曲变形：即焊件产生弯曲。
普通是由焊缝区的纵向或横向收缩引发的。
如图 5-2-9c（4）扭曲变形：即焊件沿轴线方向发生扭转，与角焊缝引发的角度形沿焊接方向逐步增大有关。
如图 5-2-9d（5）失稳变形（波浪变形）：普通是由沿板面方向的压应力作用引发的。
如图 5-2-9e4.2.3.2控制焊接变形的方法（1）设计方法（详见焊接构造设计）尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状，合理安排焊缝位置──尽量使焊缝对称或靠近于构件截面的中性轴（以减少弯曲变形）。
焊接变形控制措施
焊接变形控制措施1焊接变形的控制措施全面分析各因素对焊接变形的影响，掌握其影响规律，即可采取合理的控制措施。
1.1焊缝截面积的影响焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。
焊缝面积越大，冷却时收缩引起的塑性变形量越大，焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的，而且是起主要的影响，因此，在板厚相同时，坡口尺寸越大，收缩变形越大。
1.2焊接热输入的影响一般情况下，热输入大时，加热的高温区范围大，冷却速度慢，使接头塑性变形区增大。
1.3焊接方法的影响多种焊接方法的热输入差别较大，在建筑钢结构焊接常用的几种焊接方法中，除电渣以外，埋弧焊热输入最大，在其他条件如焊缝断面积等相同情况下，收缩变形最大，手工电弧焊居中，CO2气体保护焊最小。
1.4接头形式的影响在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时，不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。
常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。
1)表面堆焊时，焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束，而且加热只限于工件表面一定深度而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束，因此，变形相对较小。
2) T形角接接头和搭接接头时，其焊缝横向收缩情况与堆焊相似，其横向收缩值与角焊缝面积成正比，与板厚成反比。
3) 对接接头在单道(层)焊的情况下，其焊缝横向收缩比堆焊和角焊大，在单面焊时坡口角度大，板厚上、下收缩量差别大，因而角变形较大。
双面焊时情况有所不同，随着坡口角度和间隙的减小，横向收缩减小，同时角变形也减小。
1.5焊接层数的影响1)横向收缩：在对接接头多层焊接时，第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律，第一层以后相当于无间隙对接焊，接近于盖面焊道时与堆焊的条件和变形规律相似，因此，收缩变形相对较小。
2)纵向收缩：多层焊接时，每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的热输入小得多，加热范围窄，冷却快，产生的收缩变形小得多，而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束，因此，多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小得多，而且焊的层数越多，纵向变形越小。
焊接变形的控制方法ppt课件
主梁外侧腹板 与翼缘板焊缝
24～26 28～34
—
其余角焊缝
主腹板 、副腹板的拼接工艺
• 在公用装配平台上装配零件，主腹板 、副腹板拼 接工艺表示图见图8-4，图中括号内尺寸为副腹板 的零件尺寸。对接焊缝焊接坡口采用边缘刨床加 工制造，装配、定位焊后对接焊缝的钢板错边量 ≤1mm，工艺余量〔△L=1/1000•S+70mm〕为 104mm 。
• 一切拼接工序的对接焊缝超声波探伤应符合GB/T 11345 中的Ⅰ级或者符合GB/T 3323中的Ⅱ级要求。
上翼缘板、下翼缘板的拼接工艺
• 在公用装配平台上装配零件，上翼缘板、下翼缘板拼接工艺表示图见图，
• 图中括号内尺寸为下翼缘板的零件尺寸。对接焊 缝焊接坡口采用边缘刨床切削加工制造，装配、 定位焊后对接焊缝的钢板错边量≤1mm，工艺余 量〔△L=1/1000•S+60mm〕。
封底：150～ 160 填充：260～ 300
封底：480～ 500 填充：580～ 600
封底：200～ 250 填充：260～ 300
备注 电压/V 焊接速度/cm/min
30～34 30～42
上、下翼缘板 拼接
32～36 30～42
主、副腹板 拼接
20～23 26～30
—
T型钢拼接
32～36 30～42
• 对接焊缝的坡口方式见图，选择I 型坡口，采用双 面埋弧自动焊焊接方法，焊接资料及焊接规范参 数见表，对接焊缝两端施焊前装点引弧板和收弧 板，焊接顺序为先焊接宽度方向对接焊缝〔a〕， 焊缝经探伤检查合格后，再焊接长度方向对接焊 缝〔b〕。
主梁的装配焊接消费
• 在主梁的装配焊接消费前，完成了上翼缘 板、下翼缘板、主腹板 、副腹板拼接工序 及对接焊缝的无损探伤检测；主腹板、副 腹板的上拱度预制；装配拼接等操作。当 主梁采用中轨箱形梁构造时，中轨箱形梁 构造表示图见图，装配也采用上翼缘板为 装配基准，主梁上翼缘板在下侧，而下翼 缘板在上侧，主梁装配姿态与起重机主梁 任务姿态比较，翻转180°，呈现倒置方式， 所以也称中轨箱形梁构造主梁装配方法为 “倒装法〞。
焊接结构焊接应力与变形及其控制ppt教材
图2-1-1 长板条中心加热和冷却时的应力与变形
2021/6/30
7
弯曲变形常见于焊接的梁、柱、管道等焊件。 图2-3-16 对接焊时的刚性固定 热处理法是利用材料在高温下屈服点下降和蠕变的现象来达到松弛焊接残余应力的目的，同时还可改善焊接接头的性能。 其大小是以挠度f来衡量。 另外，焊缝在焊接结构中的位置、装配一焊接顺序、焊接方法、焊接电流及焊接方向等对焊接应力与变形也有一定的影响，下面着重 介绍几个主要因素。 对于一定的加载方式(应力状态)，当温度降至某一临界值时，将出现塑性断裂到脆性断裂的转变，这个温度称为脆性转变温度。 8．预防焊接结构脆性断裂的措施有哪些? 焊缝接头形式不同，其角变形的特点也不同。 如果在τmax 达到屈服点前， σmax先达到抗拉强度极限值，则发生脆断； 焊接瞬时应力和焊接热应力没有本质区别，当温差也随时间而变化时，热应力也是瞬时应力。 焊接变形和焊接应力是相互联系的，当焊件拘束较小时，焊件变形较大，而焊接应力却较小。
由于不锈钢的线膨图胀系2数-比1低-碳1钢大，故焊长后的板残余条变形中也比心低碳加钢大热。 和冷却时的应力与变形
a)原始状态
2021/6/Байду номын сангаас0
b)，c)加热时
d)，e)冷却时
8
(2)长板条一侧加热(相当于板边堆焊)引起的应力 与变形
如图2-1-2a所示，在一块材质均匀的钢板的上边 缘快速加热。假设钢板由许多互不相连的窄板条组成， 则各板条在加热时将根据温度高低而不同程度地伸长，
3．焊接应力与焊接变形
焊接变形及应力
焊接构件由焊接而产生的内应力叫焊接应力，焊接
结束后残留在焊件中的焊接应力叫焊接残余应力。由焊
接而引起的焊件形状或尺寸改变称为焊接变形。
焊接变形的控制与矫正课件
焊接变形控制与矫正技术的发展趋势
01
数字化与智能化
随着数字化和智能化技术的不断发展，焊接变形控制与矫正技术也将逐
渐实现智能化和自动化。通过引入传感器和智能化控制系统，实现对焊
接变形的实时监控和自动矫正。
02
高效与环保
随着环保意识的不断提高，焊接变形控制与矫正技术将更加注重高效和
环保。通过优化焊接工艺和提高能源利用效率，降低能耗和减少环境污
染。
03
多学科交叉与融合
焊接变形控制与矫正技术涉及到多个学科领域，包括材料科学、物理学
、化学、力学等。未来，这一领域将更加注重跨学科的交流与合作，促
进多学科交叉与融合。
THANKS
感谢观看
刚性固定
总结词
利用刚性固定可以有效地抑制焊接变形。
详细描述
在焊接过程中，利用夹具、支撑等刚性固定措施，限制焊接结构的自由度，可以 有效地减小变形。
消氢处理
总结词
消氢处理可以减少氢致裂纹的产生，从而控制焊接变形。
详细描述
在焊接后进行消氢处理，如采用热处理、震动处理等，可以 促进氢的排出，减少氢致裂纹的产生，从而控制焊接变形。
焊接参数包括焊接电流、电压、速度 等，这些参数的选择直接影响到焊接 热源的能量分布和焊接变形。通过选 择合适的参数，可以减小变形。
预置反变形
总结词
通过在焊接前预置反变形，可以 抵消焊接后的变形。
详细描述
根据焊接经验或模拟计算，预置 与焊接变形相反的变形量，在焊 接后可以相互抵消，从而减小总 变形。
焊接变形的控制与矫 正课件
目 录
• 焊接变形的基本概念 • 焊接变形的控制技术 • 焊接变形的矫正技术 • 工程实例 • 总结与展望
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
YOUR SITE HERE
谢谢大家！
Thank You!
LOGO
11111111111
三 焊接变形的控制措施 6、补偿法
在构件下料时，将构件的尺寸适当加大， 以补偿焊件的收缩变形。
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
不同的控制措施分别 适用哪种变形种类？
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
不同的控制措施分别 适用哪种变形种类？
反变形法 • 角变形
2.焊接变形和热输 入有很大关系。
原因
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
二 焊接变形的种类
变形种类
横向收缩
纵向收缩
波浪变形
五大类
扭曲变形
角变形
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
三 焊接变形的控制措施
反变形法 分段退焊 锤击法
控制措施
六大类
刚性固定 散热法 补偿法
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
三 焊接变形的控制措施 3、分段退焊
同一条焊缝较长时，可采用自中间向两侧 分段退焊的方法，可以有效减小焊接变形 ，若增加跳焊，则效果更明显。
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
三 焊接变形的控制措施
4、散热法 利用人为的方法把施焊区域的热量迅速带 走，减小焊缝及其附近的受热区，达到减 小焊接变形的目的。举例：焊缝后面增加 陶瓷衬垫，通过循环冷却水对陶瓷衬垫冷 却。
焊接变形及控制措施
LOGO
11111111111
上节课程重点内容回顾
❖ 常用的焊接方法 1 熔化极气体保护焊 2 钨极氩弧焊（TIG）
YOUR SITE HERE
上节课程重点内容回顾
1 熔化极气体保护焊
优点 缺点
YOUR SITE HERE
上节课程重点内容回顾
2 钨极氩弧焊（TIG）
优点 缺点
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
一
焊接变形的原因
二
焊接变形的种类
三
焊接变形的控制措施
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
什么原因造成了 焊接变形？
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
一 焊接变形的原因
1.焊接时，由于 局部高温加热而 造成焊件上温度 分布不均匀，最 终导致在焊件上 产生了焊接应力 与变形。
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
三 焊接变形的控制措施
5、锤击法 在焊接完成后，用风锤对焊缝进行锤击， 可抵消焊缝的塑性变形。举例：对于尺寸 较大的构件，焊接完成后无法进行整体热 处理的构件，可采用锤击
第二节 焊接变形及控制措施
刚性固定
• 横向收缩 • 纵向收缩 • 角变形
分段退焊 • 纵向收缩
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
不同的控制措施分别 适用哪种变形种类？
散热法 • 所有变形
锤击法
• 横向收缩 • 纵向收缩 • 角变形
补偿法
• 横向收缩 •纵向收缩
YOUR SITE HERE
作业：预习焊接变形矫正
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
三 焊接变形的控制措施 1、反变形法
为了抵消焊接变形，焊接前先将焊件向与 焊接变形相反的方向进行人为的变形，这 种方法称为反变形。
YOUR SITE HERE
第二节 焊接变形及控制措施
三 焊接变形的控制措施 2、刚性固定
将焊件加以固定来限制焊接变形，可以采 用卡具或临时支承等措施，增加该结构在 焊接时的刚度，以减少焊接变形量；对于 角变形及波浪形较为有效。